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數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計 課前預(yù)習(xí)將手機調(diào)到靜音認(rèn)真做筆記及時完成作業(yè) 上課要求 理解數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計的基本概念了解關(guān)系數(shù)據(jù)模型的表示方法了解關(guān)系數(shù)據(jù)庫的三種關(guān)系運算掌握將E R圖向關(guān)系數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)化方法 學(xué)習(xí)目標(biāo) 學(xué)習(xí)內(nèi)容 邏輯設(shè)計關(guān)系數(shù)據(jù)模型關(guān)系運算E R模型轉(zhuǎn)化關(guān)系數(shù)據(jù)模型關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化學(xué)生選課表結(jié)構(gòu) E R模型與計算機具體實現(xiàn)無關(guān) 這也決定了沒有一個DBMS可以直接支持E R模型的實現(xiàn) 數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計 將E R模型轉(zhuǎn)換成計算機能夠?qū)崿F(xiàn)的數(shù)據(jù)模型的過程 邏輯設(shè)計 關(guān)系數(shù)據(jù)模型把概念模型中實體以及實體之間的各種聯(lián)系均用關(guān)系來表示 從用戶的觀點來看 關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表 它由行和列構(gòu)成 關(guān)系數(shù)據(jù)模型涉及的幾個基本概念 1 關(guān)系2 元組3 屬性4 域5 鍵 候選鍵 主鍵 外鍵 6 關(guān)系模式 關(guān)系數(shù)據(jù)模型 二維表 1 關(guān)系每一個關(guān)系用一張二維表來表示 常稱為表 每一個關(guān)系表都有一個區(qū)別于其他關(guān)系表的名稱 稱為關(guān)系名 關(guān)系是概念模型中同一類實體以及實體之間聯(lián)系集合的數(shù)據(jù)模型表示 2 元組 或記錄 二維表中除表頭外的非空行稱為一個元組或記錄 5行數(shù)據(jù)即為5個元組 3 屬性二維表中的每一列即為一個屬性 每個屬性都有一個顯示在每一列首行的屬性名 在一個關(guān)系表中不能有兩個同名屬性 4 域域是屬性的取值范圍 即不同元組對同一屬性的取值所限定的范圍 性別 的域為集合 男 女 年齡 的變化范圍是0 120歲 5 鍵鍵在關(guān)系模型中用來標(biāo)識屬性 主要包括下列類型 候選鍵 主鍵和外鍵 候選鍵 屬性或?qū)傩越M合 其值能夠惟一標(biāo)識一個元組的候選關(guān)鍵字 主鍵 在一個關(guān)系中可能有多個候選關(guān)鍵字 從中選擇一個作為主關(guān)鍵字 在學(xué)生選課系統(tǒng)中 將 學(xué)號 作為主鍵 因為如果 姓名 作為主鍵則同名學(xué)生將無法區(qū)分 外鍵 如果一個表中的字段不是本表關(guān)鍵字 而是另外一個表的關(guān)鍵字 則這個字段被稱為外鍵 6 關(guān)系模式關(guān)系模式是概念模型中實體型以及實體型之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型表示 一般表示為 關(guān)系名 屬性名1 屬性名2 屬性名n 學(xué)生信息表 學(xué)號 姓名 年齡 性別 關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)至少應(yīng)當(dāng)支持三種關(guān)系運算 即選擇 投影 和連接 1 選擇選擇是單目運算符 即對一個表進(jìn)行的操作 從中選出符合給定條件的元組組成一個新表 其中的條件由邏輯表達(dá)式給出 它是從行的角度對關(guān)系進(jìn)行運算 是關(guān)系的橫向抽取 關(guān)系運算 選擇性別為 女 且平均成績在60分以上的元組 形成的新表如下 學(xué)生信息表 2 投影投影也是單目運算符 從二維表中選出若干屬性組成新的表 它是從列的角度對關(guān)系進(jìn)行運算 是關(guān)系的垂直分解 對學(xué)生信息表中的 學(xué)號 姓名 和 平均成績 進(jìn)行投影的結(jié)果如下 3 連接表的選擇和投影運算分別從行和列兩個方向?qū)σ粡埍磉M(jìn)行操作 而表的連接運算是對兩張表的操作 得出新表 兩表兩節(jié)后的新表如下 E R模型轉(zhuǎn)化關(guān)系數(shù)據(jù)模型 E R模型可以向現(xiàn)有的各種數(shù)據(jù)庫模型轉(zhuǎn)換 不同的數(shù)據(jù)庫模型有不同的轉(zhuǎn)換規(guī)則 主要有以下幾種轉(zhuǎn)換規(guī)則 1 一個實體 2 1 1聯(lián)系 3 1 n聯(lián)系 4 m n聯(lián)系 5 三個和三個以上實體間的多元聯(lián)系 1 一個實體類型轉(zhuǎn)換成一個關(guān)系模式 實體的屬性就是關(guān)系的屬性 實體的碼就是關(guān)系的碼 若有 學(xué)生 和 課程 兩個實體 根據(jù)一個實體轉(zhuǎn)換成一個關(guān)系模式的規(guī)則 可以確定兩個關(guān)系模型 如下所示 學(xué)生 學(xué)號 姓名 性別 出生日期 專業(yè) 聯(lián)系方式 課程 課程號 課程名稱 學(xué)分 2 一個1 1聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個獨立的關(guān)系模式 也可以與聯(lián)系的任意一端實體所對應(yīng)的關(guān)系模式合并 如果轉(zhuǎn)換為一個獨立的關(guān)系模式 則與該聯(lián)系相連的各實體的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性 每個實體的碼均是該關(guān)系的候選碼 1 管理 聯(lián)系轉(zhuǎn)換成一個獨立的關(guān)系模式班長 學(xué)號 姓名 性別 出生日期 班級 班級編號 系別 專業(yè) 班級名稱 管理 學(xué)號 班級編號 如果與聯(lián)系的任意一端實體所對應(yīng)的關(guān)系模式合并 則需要在該關(guān)系模式的屬性中加入另一個實體的碼和聯(lián)系本身的屬性 2 管理 聯(lián)系與 班長 實體合并班長 學(xué)號 姓名 性別 出生日期 班級編號 班級 班級編號 系別 專業(yè) 班級名稱 3 一個1 n聯(lián)系可以轉(zhuǎn)換為一個獨立的關(guān)系模式 也可以與聯(lián)系的n端實體所對應(yīng)的關(guān)系模式合并 如果轉(zhuǎn)換為一個獨立的關(guān)系模式 則與該聯(lián)系相連的各實體的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性 而聯(lián)系的碼為n端實體的碼 1 組成 聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個獨立的關(guān)系模式工人 工號 姓名 性別 工齡 工種 車間 車間編號 車間名稱 組成 工號 車間編號 如果與聯(lián)系的n端實體所對應(yīng)的關(guān)系模式合并 則需要在該關(guān)系模式的屬性中加入1端實體的碼和聯(lián)系本身的屬性 2 組成 聯(lián)系與 工人 實體合并工人 工號 姓名 性別 工齡 工種 車間編號 車間 車間編號 車間名稱 4 一個m n聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系模式 與該聯(lián)系相連的各實體的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性 而關(guān)系的碼為各實體碼的組合 學(xué)生 學(xué)號 姓名 性別 出生日期 專業(yè) 聯(lián)系方式 課程 課程號 課程名稱 學(xué)分 選修 學(xué)號 課程號 成績 5 三個或三個以上的實體間的多元聯(lián)系轉(zhuǎn)換為一個關(guān)系模式 與該多元聯(lián)系相連的各實體的碼以及聯(lián)系本身的屬性均轉(zhuǎn)換為關(guān)系的屬性 而關(guān)系的碼為各實體碼的組合 教師 職工號 姓名 職稱 課程 課程號 課程名稱 學(xué)分 教材 教材編號 教材名稱 作者 出版社 講授 職工號 課程號 教材編號 關(guān)系數(shù)據(jù)模型的優(yōu)化 由E R模型轉(zhuǎn)換得到的關(guān)系數(shù)據(jù)模型還需要進(jìn)行相關(guān)的優(yōu)化 確定數(shù)據(jù)間依賴關(guān)系 對數(shù)據(jù)依賴進(jìn)行極小化處理 消除冗余聯(lián)系 參考后面的范式規(guī)范化 確定范式級別 依據(jù)具體環(huán)境對某些關(guān)系模式進(jìn)行合并或分解 所謂規(guī)范化是指關(guān)系模型中的每一個關(guān)系模式都必須滿足一定的要求 目前普遍用范式來表示關(guān)系模型的規(guī)范化程度 一般情況下數(shù)據(jù)模型至少規(guī)范到第三范式 1 第一范式 1NF 第一范式要求關(guān)系模式中的每列必須是不可分割的原子項 即第一范式要求列不能夠再分為其它幾列 嚴(yán)禁 表中表 注意 任何一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫中 第一范式 1NF 是對關(guān)系模式的基本要求 不滿足第一范式 1NF 的數(shù)據(jù)庫就不是關(guān)系數(shù)據(jù)庫 2 第二范式 2NF 第二范式是在第一范式基礎(chǔ)上建立起來的 滿足第二范式則必須先滿足第一范式 第二范式要求表中所有非主關(guān)鍵屬性完全依賴于主關(guān)鍵字 如果非關(guān)鍵字屬性僅依賴主關(guān)鍵字的一部分 則可以將這個屬性和其依賴的部分主鍵分解出來形成一個新的實體 表中的主關(guān)鍵字 學(xué)號 課程編號存在如下的依賴關(guān)系 學(xué)號 姓名 專業(yè) 課程編號 課程名稱 學(xué)分 學(xué)號 課程編號 成績只有 成績 屬性完全依賴于主關(guān)鍵字 其余的都是依賴于其中的一個關(guān)鍵字 因此需要進(jìn)行第二范式的規(guī)范 3 第三范式 3NF 第三范式要求消除非主關(guān)鍵字對主關(guān)鍵字的傳遞依賴 即滿足第三范式的數(shù)據(jù)庫表不應(yīng)該存在這樣的依賴關(guān)系 關(guān)鍵字段 非關(guān)鍵字段x 非關(guān)鍵字段y 關(guān)系中存在傳遞依賴 學(xué)號 所在學(xué)院 學(xué)院名稱 學(xué)院電話 學(xué)生選課表結(jié)構(gòu) 學(xué)生信息表 課程信息表 選修信息表 任務(wù)實現(xiàn) 1 E R模型到關(guān)系數(shù)據(jù)模型的轉(zhuǎn)換 新建文檔 將實體轉(zhuǎn)換成關(guān)系模式 關(guān)系模式的優(yōu)化2 建立表結(jié)構(gòu)3 保存文檔 技能提高 訓(xùn)練內(nèi)容 簡化的考勤管理系統(tǒng)主要實現(xiàn)對員工考勤信息和工資信息的管理步驟 1 設(shè)計E R圖2 設(shè)計關(guān)系模型3 建立表結(jié)構(gòu)4 保存文檔 1 簡述E R模型轉(zhuǎn)換成關(guān)系模型的規(guī)則和方法 2 分別寫出第一范式 第二范式和第三范式的要求 并舉例說明 作業(yè)